(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アングル層とストレート層を有する複数の繊維強化複合材料層を積層してなるゴルフクラブ用シャフトにおいて、アングル層および／またはストレート層の少なくとも一層は、下記［１］〜［３］を満たす複数のプリプレグからなる複合材料層により形成され、下記軽量部４と下記重量部３の単位面積あたりの重量比が１：１．５以上であることを特徴とするゴルフシャフト。
［１］  軽量部４と金属粉が混合された重量部３を有し、
［２］  上記軽量部４と上記重量部３の厚さが略同一であり、
［３］  上記軽量部４と上記重量部３の弾性率が略同一である。
【請求項２】
前記重量部３がチップ側のいずれか一部である請求項１記載のゴルフシャフト。
【請求項３】
前記重量部３がバット側のいずれか一部である請求項１記載のゴルフシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブ用シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブにおいては、バランスすなわちクラブとしての重心位置が振り心地やヘッドの返りやすさ等を決める大きな要因として挙げられる。重心位置は、一般にゴルフクラブのヘッドやグリップの重量を変化させることで調整する。しかしながら、ヘッドやグリップの重量調整だけでは十分なバランス調整を行うことは難しく、シャフトの重心調整によってクラブバランスの調整を行うことが求められる。
【０００３】
シャフトの重心調整に関しては、特許文献１（特許第３６９１９１６号公報）には、マンドレルの先端に段差部を形成し、その段差部に金属等の比重の重い物質を箔状としたものを配置しバランス調整を行うことが開示されている。しかしながら、このような段差部を形成した場合、金属層を最内層に配置することになるため、クラブの使用中にその金属層が剥離するなどの問題点があった。また、通常、クラブとして組み上げる場合、バランス調整のために先端に規格の鉛を挿入することが多い。重心調整を目的としてマンドレルの先端に段差部を形成した場合、シャフトの先端内径が小さくなりすぎ規格の鉛が挿入できないという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決しうる技術としては、特許文献２（特許第３２１６７２８号公報）が挙げられる。特許文献２では、剥離や内径の問題を防止するために最内層、最外層以外の層に金属層を形成している。しかしながら、この方法では外径が変化するため、金属層挿入部分の曲げ剛性値（ＥＩ）が変化し、純粋にバランスだけを調整することができないという問題点があった。
【０００５】
以上の通り、マンドレルに段差をつけなければならないこと、曲げ剛性値が変化してしまうことにより、設計やヘッド選択、クラブ組み立て時の調整自由度が下がり、望む曲げ剛性値が得られないという課題が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６９１９１６号公報
【特許文献２】特許第３２１６７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、内径・曲げ剛性値を変化させず、重心のみを変化させることのできるゴルフシャフトを提供することを目的とする。それによりシャフト設計、ヘッド選択、クラブ組み立て時の調整自由度が上がる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題は以下の発明により解決される。アングル層とストレート層を有する複数の繊維強化複合材料層を積層してなるゴルフクラブ用シャフトにおいて、アングル層および／またはストレート層の少なくとも一層は、下記［１］〜［３］を満たす複数のプリプレグからなる複合材料層により形成され、下記軽量部４と下記重量部３の単位面積あたりの重量比が１：１．５以上であることを特徴とするゴルフシャフト。［１］  軽量部４と金属粉が混合された重量部３を有し、［２］  上記軽量部４と上記重量部３の厚さが略同一であり、［３］  上記軽量部４と上記重量部３の弾性率が略同一である。 
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴルフクラブ用シャフトによれば、内径や曲げ剛性値を変えることなく、重量分布のみを変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のゴルフクラブ用シャフトの実施形態の一例を示した概略説明図である。
【図２】本発明の比較例１を示した概略説明図である。
【図３】本発明の比較例２を示した概略説明図である。
【図４】本発明の比較例３を示した概略説明図である。
【図５】本発明の実施例２を示した概略説明図である。
【図６】本発明の実施例３を示した概略説明図である。
【図７】本発明の実施例４を示した概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のゴルフクラブ用シャフトについて詳細に説明する。図１に、本発明のゴルフクラブ用シャフトの、実施形態の一例を示す。図１は本発明の実施例１における積層構成を示した模式図である。
【００１２】
シャフトはマンドレルと呼ばれる鉄芯に、順次プリプレグを巻きつけ、加熱硬化後にマンドレル１を引き抜くことによって得られる。マンドレル１に、±４５°に形成され張り合わせされたバイアス層２、チップ側に形成された重量部３とバット側に形成された軽量部４を有する複合ストレート層５、ストレート層６を順次巻きつける。
【００１３】
重量部３、軽量部４からなる複合ストレート層５の形成方法は次の通りである。まず、下記式１の複合則を用いて示される弾性率Ｅが軽量部４と重量部３で略同一であることが第一の要件となる。重量部３は、金属粉による添加物を樹脂層に混合したものである。
［式１］
【００１４】
0005748094.tif 000002
【００１５】
Ｅ：プリプレグ弾性率
Ｅｆ：繊維引張弾性率
Ｅｍ：樹脂引張弾性率
Ｅｃ：添加物引張弾性率
Ｖｆ：繊維体積含有率
Ｖｍ：樹脂体積含有率
Ｖｃ：添加物体積含有率
【００１６】
ここで略同一とは、軽量部４及び重量部３の各弾性率が、重量部３に添加する金属粉等により逆転が起こらない範囲をいう。例えば、三菱レイヨン社製プリプレグＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓ、ＭＲ３５０Ｅ１２５Ｓの繊維を用いた場合、ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓの引張弾性率をＥｔｒ、ＭＲ３５０Ｅ１２５Ｓの引張弾性率をＥｍｒとすると、式１により以下のとおりとなる。
【００１７】
Ｅｔｒ＝２３５×０．６１＋３×０．３９＝１４４．５２ＧＰａ
Ｅｍｒ＝２９５×０．６１＋３×０．３９＝１８１．１２ＧＰａ
上記の例では、軽量部４と重量部３の引張弾性率の差が３９．６ＧＰａとなる。本発明では、軽量部４と重量部３の差が３６ＧＰａ以下である場合、略同一とする。
【００１８】
なお一般に、繊維にはその引張弾性率によってグレードが決められ、低い順に、高強度（低弾性）・中弾性・高弾性と分類されているが、ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓは高強度（低弾性）、ＭＲ３５０Ｅ１２５Ｓは中弾性と呼ばれる。
【００１９】
＜ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓ（三菱レイヨン社製）＞
Ｅｆ＝２３５ＧＰａ
Ｅｍ：３ＧＰａ
Ｖｆ：６１％
Ｖｍ：３９％
Ｅｃ：１５ＧＰａ
Ｖｃ：０％
【００２０】
＜ＭＲ３５０Ｅ１２５Ｓ（三菱レイヨン社製）＞
Ｅｆ＝２９５ＧＰａ
Ｅｍ：３ＧＰａ
Ｖｆ：６１％
Ｖｍ：３９％
Ｅｃ：１５ＧＰａ
Ｖｃ：０％
【００２１】
上記略同一の条件は、具体的には表１の組み合わせによって達成される。
【００２２】
【表１】
0005748094.tif 000003
【００２３】
表１のごとく、軽量部４と重量部３をより同一に近づけるためには、それぞれのＥｆを同一にすることが好ましく（複合ストレート層候補Ｎｏ．４〜６）、ＥｆとＶｆを同一にすることがより好ましい。これはプリプレグの弾性率には繊維の引張弾性率が最も大きく影響するためである。製造上の公差を考慮すると、軽量部４と重量部３の引張弾性率の差が、１０ＧＰａ以下がより好ましい。
【００２４】
軽量部４と重量部３の重量比は、１：１．５以上が好ましく、１：２以上がさらに好ましい。通常、重量、ＥＩ分布、マンドレル等を変更せずに重心のみを変更するには、バイアス層の先端巻き数を多くし後端巻き数を少なくする方法がある。しかし、この場合の重心移動量は最大でも全長の２％未満となる。軽量部４と重量部３に１：１．５以上の重量差があれば、先端から５０％の位置にあるバイアス層、ストレート層に本構成を採用することで（後述する実施例３参照、１１６８ｍｍ、約５５ｇのドライバー用シャフト）、２％を超える範囲で調節することができる。１：２以上あれば、ストレート層のみに本構成を採用することで２％を超える範囲を調節できる。
【００２５】
１：１．５以上を満たすものとしては、例えば次のようなものが挙げられる（表２参照）。
・比重１８以上の金属粒子（タングステン・金・白金等）を体積比率５％以上加える。
・比重１０以上の金属粒子（鉛、銀、モリブデン等）を体積比率１０％以上加える。
・比重７以上の金属粒子（銅、ニッケル、コバルト、鉄等）を体積比率１５％以上加える。
【００２６】
１：２以上を満たすものとしては、例えば次のようなものが挙げられる（表２参照）。
・比重１８以上の金属粒子（タングステン・金・白金等）を体積比率１０％以上加える
・比重１０以上の金属粒子（鉛、銀、モリブデン等）を体積比率１５％以上加える
【００２７】
１：２以上に形成することで、最内層及び最外層に重量部３を配置する必要がなく、剥離や研磨による重量部３の損失を防止することができる。
【００２８】
【表２】
0005748094.tif 000004
【００２９】
軽量部４と重量部３の厚みは略同一に形成する。ここで言う略同一とは、０．０２ｍｍ以下の差であることを指す。これは、通常購入できるプリプレグの厚みのグレードが同一レベルと判断できるものであればよい。好ましくは０．０１ｍｍ以下であり、より好ましくは製造誤差の範囲内である０．００５ｍｍ以下である。
【００３０】
軽量部４と重量部３は、巻きつける前にテープ等で端部を固定して一体化し複合ストレート層５を得る。また、複合ストレート層５は、上記のように必ずしも一体化する必要はなく、重量部３を巻きつけた後、軽量部４を巻きつけてもよい。この場合、３と４の間には１ｍｍ―５ｍｍの間隙を設けることが望ましい。間隙がない場合、３と４にはオーバーラップする部分が生じ、強度低下を引き起こす。
【００３１】
以下、本発明のゴルフクラブ用シャフトに使用できるプリプレグの具体例を列挙するが、これらに限定されるものではない。
Ａ：ＴＲ３５０Ｃ０７５Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．０６２ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｂ：ＴＲ３５０Ｃ１００Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．０８３ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｃ：ＴＲ３５０Ｃ１２５Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．１０３ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｄ：ＴＲ３５０Ｃ１５０Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．１４５ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｅ：ＴＲ３５０Ｃ１７５Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．１６８ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｆ：ＴＲ３５０Ｊ０５０
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．０５ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｇ：ＴＲ３５０Ｅ１００Ｒ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．０９５ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｈ：ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．１１３ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｉ：ＴＲ３５０Ｅ１５０Ｓ
（引張弾性率２３５ＧＰａ、厚さ０．１５６ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｊ：ＭＲＸ３５０Ｃ０７５Ｒ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．０６３ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｋ：ＭＲＸ３５０Ｃ１００Ｒ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．０８４ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｌ：ＭＲＸ３５０Ｃ１２５Ｒ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．１０６ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｍ：ＭＲＸ３５０Ｃ１５０Ｓ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．１２７ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｎ：ＭＲ３５０Ｋ０２０Ｓ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．０２０ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｏ：ＭＲ３５０Ｊ０５０Ｓ
（引張弾性率２９５ＧＰａ、厚さ０．０５０ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｐ：ＨＲＸ３５Ｃ０７５Ｓ
（引張弾性率３９０ＧＰａ、厚さ０．０５７ｍｍ、三菱レイヨン社製）
Ｑ：Ｅ１０２６Ｃ−１０Ｎ
（引張弾性率９８ＧＰａ、厚さ０．０９９ｍｍ、日本グラファイトファイバー社製）
Ｒ：Ｅ０５２ＡＡ−１０Ｎ
（引張弾性率４９ＧＰａ、厚さ０．１０９ｍｍ、日本グラファイトファイバー社製）
Ｓ：重量部３用プリプレグ（上述の表１、表２の中から適宜選択）
【００３２】
シャフトの材質としては、例えば、エポキシ樹脂等のマトリクス樹脂が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、スチール繊維等の繊維で強化された繊維強化樹脂が挙げられる。
【００３３】
また、シャフトは、例えば、シートラップ成形、フィラメントワインディング成形、内形等により製造できる。
【００３４】
プリプレグに巻き回すマンドレル１の形状は特に限定されないが、段差部分がないものの方がより、本技術の特性を発揮できる。
【００３５】
上述の材料を適宜選択して作成した実施例・比較例のシャフト特性を下記表３に示す。材料、積層数、その他補強層の有無は設計者が適宜選択できるものであり、実施例に限定されるものではない。なお、シャフトの全長、重量等は実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
本実施例では、複合ストレート層として、表１のＮｏ．１を採用し、添加金属粉としては、表２のＷ５を採用した。重量部３用プリプレグとしては、繊維：２３５ＧＰａの三菱レイヨン製ＴＲ３０、樹脂：＃３５０、添加物：タングステン粉末を使用した。軽量部４用プリプレグとしては、繊維：２３５ＧＰａの三菱レイヨン製ＴＲ３０、樹脂：＃３５０を使用した。製造したシャフトのＥＩ値は以下の方法で測定した。
＜ＥＩ値の測定方法＞
測定位置が中心となるように支点間距離３００ｍｍでシャフトを２点で支持し、該測定位置に２００Ｎの荷重をかけ、細径端部から測定位置までの距離Ｌ（ｍｍ）における曲げたわみ量Ｅ（ｍｍ）を計測し、下記式（２）によりＥＩ値を求めた。
［式２］
【００３７】
0005748094.tif 000005
（ただし、式中、Ｆは測定位置にかける荷重（Ｎ）であり、Ｄは支点間距離（ｍｍ）であある。）
その結果、ＥＩ分布が変わることなく重量分布のみ変化していることが分かった（表３参照）。
【００３８】
重量部３はこれに限定されるものではなく、より引張弾性率の高い繊維を用い、Ｖｆを小さくして軽量部４の弾性率にあわせてもよいし、逆に軽量部４３に弾性率の低い繊維を用いてＶｆを大きくしても、結果的に軽量部４、重量部３の弾性率Ｅが複合則を用いた場合と略同一であればよい。
【００３９】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１における複合ストレート５の代わりに単一ストレート層７を使用し、表１のＮｏ．１を採用し、添加金属粉としては、表２のＷ１０を採用した。実施例１と同様にＥＩ値を測定した。結果は表３に示す。
【００４０】
＜比較例２＞
図３に比較例２を示す。特許文献１のように、マンドレル１の先端に段差部８を形成し、その段差部に重量部３３を設けたものである。内径が変化し、さらにＥＩも変化していることがわかる（表１−候補１、表２−Ｐｂ１５）。
【００４１】
＜比較例３＞
図４に比較例３を示す。特許文献２のように、アングル層２と単一ストレート層７の内部に重量部３３を設けたものである。外径が変化し、ＥＩが変化していることがわかる（表１−候補１、表２−Ｗ１０）。
【００４２】
＜実施例２＞
図５に実施例２を示す。バット側に重量部３３を用いたものである。このように形成することで、バット側に重心を配置させることができる。長尺化クラブを組み上げる際には、このようなバット重心のシャフトが必要な場合に有利な構成となる（表１−候補５、表２−Ｐｂ１５）。もちろん重量部３と軽量部４をアングル層に形成したものであってもよい。
【００４３】
＜実施例３＞
図６に実施例３を示す。複合アングル層９を用いることで、さらに大きな重量分布の変化をつけることができる（表１−候補４、表２−Ｗ５）。
【００４４】
＜実施例４＞
図７に実施例４を示す。複合ストレート層は、本実施例のように部分的に用いても効果を発揮する。このため、ＥＩ分布を変えることなく、所望の重量分布を得ることができる。図ではバットよりに配置しているがチップよりに配置してもよい（表１−候補６、表２−Ｗ１０）。
【００４５】
【表３】
0005748094.tif 000006
【符号の説明】
【００４６】
１  マンドレル
２  バイアス層
３  重量部
４  軽量部
５  複合ストレート層
６  ストレート層
７  単一ストレート層
８  段差部
９  複合アングル層
【図１】
0005748094.tif 000007
【図２】
0005748094.tif 000008
【図３】
0005748094.tif 000009
【図４】
0005748094.tif 000010
【図５】
0005748094.tif 000011
【図６】
0005748094.tif 000012
【図７】
0005748094.tif 000013